Το φεγγάρι του Κρόνου Enceladus έχει γοητεύσει τους επιστήμονες από τότε Voyager 2 Η αποστολή πέρασε μέσω του συστήματος το 1981. Το μυστήριο έχει βαθαίνει μόνο από την άφιξη του Κασίνι έρευνα το 2004, η οποία περιελάμβανε την ανακάλυψη τεσσάρων παράλληλων, γραμμικών ρωγμών γύρω από τη νότια πολική περιοχή. Αυτά τα χαρακτηριστικά ονομάστηκαν "Tiger Stripes" λόγω της εμφάνισής τους και του τρόπου που ξεχωρίζουν από την υπόλοιπη επιφάνεια.
Από την ανακάλυψή τους, οι επιστήμονες προσπάθησαν να απαντήσουν τι είναι αυτά και τι τα δημιούργησαν. Ευτυχώς, μια νέα έρευνα με επικεφαλής το Ινστιτούτο Επιστημών Carnegie αποκάλυψε τη φυσική που διέπει αυτές τις ρωγμές. Αυτό περιλαμβάνει τον τρόπο με τον οποίο σχετίζονται με τη δραστηριότητα των φτερών της Σελήνης, γιατί εμφανίζονται γύρω από τον νότιο πόλο του Εγκέλαδου και γιατί άλλα σώματα δεν έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση Αστρονομία, με επικεφαλής τον Doug Hemingway - έναν Carnegie Fellow στο Τμήμα Επίγειου Μαγνητισμού του Ινστιτούτου. Συνοδεύτηκε από τους πλανητικούς επιστήμονες Maxwell Rudolph του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Davis και Michael Manga του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Μπέρκλεϋ.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα χρησιμοποίησε γεωφυσικά μοντέλα του Enceladus για να διερευνήσει τις φυσικές δυνάμεις που επέτρεψαν να σχηματιστούν και να παραμείνουν στη θέση τους με την πάροδο του χρόνου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον ήταν ο λόγος για τον οποίο αυτές οι λωρίδες υπάρχουν μόνο στο νότιο πόλο του φεγγαριού και γιατί απέχουν τόσο ομοιόμορφα. Όπως εξήγησε ο Χέμινγουεϊ:
«Πρώτη από την αποστολή Cassini στον Κρόνο, αυτές οι λωρίδες δεν μοιάζουν με τίποτα άλλο στο Ηλιακό μας Σύστημα. Είναι παράλληλα και ομοιόμορφα, σε απόσταση περίπου 130 χιλιομέτρων και σε απόσταση 35 χιλιομέτρων. Αυτό που τους κάνει ιδιαίτερα ενδιαφέρον είναι ότι εκρήγνυνται συνεχώς με πάγο νερού, ακόμη και όταν μιλάμε. Κανένας άλλος παγωμένος πλανήτης ή φεγγάρι δεν έχει κάτι σαν αυτούς ».
Η απάντηση στην πρώτη ερώτηση αποδείχθηκε μάλλον ενδιαφέρουσα. Προφανώς, τα μοντέλα αποκάλυψαν ότι οι ρωγμές που αποτελούν τις λωρίδες θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί και στους δύο πόλους, απλώς σχηματίστηκαν πρώτα στο νότιο πόλο. Ο λόγος για την ύπαρξή τους, από την άλλη πλευρά, έχει να κάνει με την αλληλεπίδραση του Enceladus με τον Κρόνο και την εκκεντρότητα της τροχιάς του.
Για να το σπάσει, ο Εγκέλαδος χρειάζεται λίγο περισσότερο από μια ημέρα (1,37 για να είναι ακριβής) για να ολοκληρώσει μια ενιαία τροχιά του Κρόνου. Λόγω του συντονισμού μέσης κίνησης 2: 1, έχει με τη γειτονική Dione, ο Enceladus βιώνει κάποια εκκεντρότητα στην τροχιά του (0,0047), από 236,918 km (147,214 mi) στο κοντινότερο (periapsis) στα 239,156 km (148,605 mi ) στην πιο απομακρυσμένη (αποψία).
Αυτή η εκκεντρότητα προκαλεί τέντωμα και κάμψη στον Εγκέλαδο, με αποτέλεσμα την εσωτερική θέρμανση και τη γεωθερμική δραστηριότητα. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στο Enceladus να διατηρήσει έναν εσωτερικό ωκεανό στο όριο του πυρήνα-μανδύα. Είναι στους πόλους όπου γίνονται αισθητές οι μεγαλύτερες επιδράσεις αυτής της παραμόρφωσης που προκαλείται από τη βαρύτητα, γεγονός που οδηγεί στο να είναι λεπτότερο το πάγο και να σχηματιστούν ρωγμές.
Αυτή η διαδικασία οδηγεί επίσης σε περιόδους ψύξης, κατά τη διάρκεια της οποίας μερικοί από τους υποθαλάσσιους ωκεανούς του Enceladus θα παγώσουν. Αυτή η απόψυξη και κατάψυξη θα προκαλέσει πάχυνση του πάγου και λεπτότερη από κάτω, προκαλώντας αλλαγές στην πίεση που οδηγούν σε ρωγμές. Επειδή το φύλλο πάγου είναι πιο λεπτό στους πόλους, είναι πιο ευαίσθητο σε ρωγμές, οδηγώντας στις λωρίδες Tiger.
Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά παίρνουν τα ονόματά τους από πόλεις που εμφανίζονται στην αραβική συλλογή των λαϊκών ιστοριών Οι αραβικές νύχτες: Alexandria Sulcus, Cairo Sulcus, Baghdad Sulcus και Damascus Sulcus. Η ομάδα πιστεύει ότι η σχισμή της Βαγδάτης Sulcus ήταν η πρώτη που σχηματίστηκε και δεν παγώθηκε ξανά μετά. Αυτό επέτρεψε την έκρηξη υδάτων από μέσα, κάτι που τελικά προκάλεσε τρεις παράλληλες ρωγμές.
Βασικά, αφού τα λοφία του νερού ψεκάζονταν από την επιφάνεια του φεγγαριού, θα καταψύχθηκαν ξανά στο διάστημα και θα επανατοποθετηθούν ως χιόνι στην επιφάνεια. Καθώς το χιόνι συσσωρεύτηκε κατά μήκος των άκρων της σχισμής της Βαγδάτης, το συσσωρευμένο βάρος πρόσθεσε μια άλλη πηγή πίεσης στο φύλλο πάγου. Όπως εξήγησε ο Max Rudolph, αυτό δεν εξηγεί μόνο πώς σχηματίστηκαν αυτές οι ρωγμές, αλλά γιατί λειτουργούν παράλληλα μεταξύ τους.
«Το μοντέλο μας εξηγεί την κανονική απόσταση των ρωγμών», είπε. «Αυτό έκανε το πάγο να λυγίσει αρκετά ώστε να εκτοξεύσει μια παράλληλη ρωγμή περίπου 35 χιλιόμετρα μακριά».
Αυτός ο ίδιος μηχανισμός εξηγεί γιατί οι ρωγμές του Enceladus παραμένουν ανοιχτές και συνεχίζουν να εκρήγνυνται με λοφία νερού. Η παλιρροιακή αλληλεπίδραση του φεγγαριού με τον Κρόνο οδηγεί σε έναν συνεχή κύκλο τεντώματος και κάμψης. Αυτό αποτρέπει το κλείσιμο των ρωγμών και, αντίθετα, διασφαλίζει ότι αντιμετωπίζουν ένα κανονικό μοτίβο διεύρυνσης και στένωσης.
Γιατί συμβαίνει αυτό στον Enceladus και όχι σε άλλα φεγγάρια - όπως το Ganymede, το Europa, ο Τιτάνας και άλλοι "ωκεανοί κόσμοι" - που μειώνεται στο μέγεθος. Τα μεγαλύτερα φεγγάρια έχουν ισχυρότερη βαρύτητα που αποτρέπει τα κατάγματα που προκαλούνται από παλιρροιακές αλληλεπιδράσεις από το άνοιγμα μέχρι το εσωτερικό. Ως εκ τούτου, ο Εγκέλαδος είναι το μόνο γνωστό παγωμένο φεγγάρι όπου μπορεί να εμφανιστεί το Tiger Stripes. Όπως το χαρακτήρισε ο Χέμινγουεϊ:
«Δεδομένου ότι χάρη σε αυτές τις ρωγμές μπορέσαμε να δοκιμάσουμε και να μελετήσουμε τον υποθαλάσσιο ωκεανό του Enceladus, τον οποίο αγαπούν οι αστροβιολόγοι, πιστεύαμε ότι ήταν σημαντικό να κατανοήσουμε τις δυνάμεις που τις σχημάτισαν και τις συντηρούσαν. Η μοντελοποίηση των φυσικών εφέ που βιώνει το παγωμένο κέλυφος του φεγγαριού δείχνει μια δυνητικά μοναδική ακολουθία γεγονότων και διαδικασιών που θα μπορούσαν να επιτρέψουν την ύπαρξη αυτών των διακριτικών λωρίδων. "
Τις επόμενες δεκαετίες, ελπίζουμε ότι μια άλλη αποστολή μπορεί να σταλεί στο σύστημα του Κρόνου για να εξερευνήσει τον Εγκέλαδο με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Ήδη, τα δεδομένα που λαμβάνονται από το Κασίνι έχει επιβεβαιώσει ότι τα λοφία που εκρήγνυνται από τις ρωγμές του περιέχουν οργανικά μόρια. Οι μελλοντικές αποστολές θα προσπαθήσουν να προσδιορίσουν εάν υπάρχει εξωγήινη ζωή κάτω από την παγωμένη επιφάνεια του φεγγαριού.
